[發明專利]一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂晶須的方法

在審

• 申請號: 201410819904.7
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104593867A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 劉生鵬;吳夢;丁一剛;盛昌和;許莉莉;張鵬;孟培培;龍秉文;鄧伏禮
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學;湖北六國化工股份有限公司
• 主分類號: C30B29/62
• 分類號: C30B29/62;C30B29/10;C30B7/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;劉洋

技術領域

本發明屬于廢棄物資源化利用和功能納米材料領域，具體涉及以一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂的方法。

背景技術

磷礦是全球農業生產所需的主要肥料——磷肥的原料，是全球糧食生產的重要保障；也是精細磷化工產品生產的原料。目前，我國已發展成為世界磷礦石、磷肥磷化工產業大國，磷礦資源的開發利用在世界經濟社會發展中具有重要影響和作用。我國90％以上的磷礦品位低于26％，平均品位約17％。隨著磷礦資源的不斷開采利用，中低品位及難選磷礦資源的開發利用受到普遍重視。我國大多數中低品位礦石中的鎂、鐵、鋁氧化物的含量高，需要經過較復雜的選礦加工流程才能得到滿足生產要求的磷精礦。磷礦中的鎂一般以白云石(CaCO₃·MgCO₃)的形式存在，部分磷礦MgO的質量含量達到10％。目前國內大都采用反浮選去掉白云石以獲得低鎂精礦再進行濕法加工，大多數磷礦經浮選后磷尾礦中MgO質量含量較高，約14～18％。隨著磷尾礦排放量的逐年增加，不僅造成資源浪費，而且帶來嚴重的環境污染。如何將磷尾礦回收利用，變廢為寶，成為磷化工行業迫切需要解決的問題。

關于對磷尾礦中伴生鎂的利用研究，中國一直走在世界的最前沿。

金紹祥等對磷礦浮選尾礦中鈣、鎂、磷的礦物學重要特征進行了比較系統的研究，獲得了極其重要結論，從而為高鎂磷尾礦的綜合利用、白云石與膠磷礦的分離等提供理論依據。

黃芳等人研究了磷尾礦與硫酸溶解反應過程中的顆粒表面的變化情況，液固物相的物質變化情況以及固體顆粒表面生成物的變化發生情況，為磷尾礦的回收利用提供了極具參考價值的介微觀反應機理。

戚茜等研究了磷尾礦作為制取氫氧化鎂原料的理化性質，發現碳酸鈣在高溫條件下釋放CO₂轉變為氧化鈣且熱分解時間隨溫度升高越來越短，據此，可以通過控制不同的熱解條件將碳酸鎂和碳酸鈣分離，從而有選擇性地對磷尾礦進行綜合利用。

周俊宏等初步研究了利用鹽酸酸解磷尾礦提取鎂元素來制取氫氧化鎂，通過嚴格控制鹽酸的pH來使磷尾礦中的鎂浸取出來，并以氫氧化鈣為沉淀劑，輔以碳酸氫鈉溶液對鎂離子進行沉淀制取氫氧化鎂。

關于磷尾礦的處理利用問題上，大多是利用磷尾礦本身的特點加以回收利用。路學軍、呂子健、盧中寶等人按照加氣混凝土的生產要求和使用強度，以磷尾礦為主要原料，加入膠凝材料、發氣材料，經高壓蒸汽養護，制成具有一定強度的砌塊。所制加氣混凝土制品達到相關產品質量標準的要求。管宗甫、陳益民、郭隨華等人，利用磷渣、磷礦和磷尾礦并復合適宜的廢渣或無機非金屬礦配制了水泥熟料燒成助劑，利用這些助劑并適當調整配料方案在正常條件下燒成了高強熟料。

王海軍對礬山磷礦磁選尾礦的礦物組成、鐵的賦存狀態、礦物嵌布特征以及用重選、重磁聯合流程、磁選分別對其進行回收鐵的試驗研究。用磁選法粗選并進行粗精礦再磨再選,可獲得含鐵64.19％、回收率5.63％的鐵精礦。上述各種方法雖然解決了磷尾礦堆存的問題，但并未實現礦產資源的綜合利用。

氫氧化鎂是一種重要的鎂化工產品，是一種具有極強的緩沖性能、高效化學吸附性能的堿劑和具有阻燃性能的無機阻燃劑，廣泛應用于環保、陶瓷材料、醫藥、高分子材料等領域，市場需求量較大。

氫氧化鎂晶須作為一種無機綠色阻燃增強材料，具有低的表面能、良好的機械強度、高彈性模量等特性，可大大提高填充聚合物復合材料的剛度、強度、尺寸穩定性和熱變形溫度。但是由于氫氧化鎂晶須屬于無機物，與聚合物基體的界面粘結差，相容性不好，從而嚴重影響復合材料的力學性能。氫氧化鎂晶須的表面改性主要是使晶須表面產生新的物理、化學性質，改善其在有機高分子基體材料中的分散性和相容性，提高復合材料的力學性能，并提高復合材料的阻燃性能。

發明內容

本發明目的在于提供一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂晶須的方法，磷尾礦中鎂的利用率達95％以上，有效解決了磷尾礦堆積、破壞環境等綜合性問題，提高磷礦伴生鎂資源的綜合利用率；該工藝生產出來的表面改性納米氫氧化鎂晶須在聚合物基體具有良好的界面粘結和分散性好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種以磷尾礦為原料制備原位改性納米氫氧化鎂晶須的方法，包括以下步驟：

1)將烘干磷尾礦和稀鹽酸倒入酸解反應器中，溫度30℃～80℃下酸解反應1～3h，過濾、除雜得到精制氯化鎂溶液；

2)攪拌條件下滴加堿性溶液；所用堿的摩爾數比氯化鎂溶液中鎂離子摩爾數為1/6～1/3；